Роль комплексных соединений в живом организме
Роль комплексных соединений в жизнедеятельности живых организмов огромна. Исключительно важное значение их видно из следующего примера: два вещества – гемоглобин и хлорофилл являются комплексными соединениями железа и магния соответственно.
Семейство витаминов В12 (кобаламинов) включает порфириновые производные кобальта, в которых ион-комплексообразователь Со2+ связан с пятью атомами азота хелатного лиганда и одним монодентатным лигандом-цианогруппой CN-, анионом ОН-. Терапевтическое действие кобаламинов практически не зависит от природы монодентатного лиганда,т.к. в человеческом организме все они быстро превращаются в цианокобаламин.
В отличие от многих металлоферментов витамины семейства В12 обладают широким спектром биологического действия. Они участвуют в катаболизме жиров и белков, синтезе метионина и процессах кроветворения. Недостаток витамина В12 приводит к развитию анемии и дегенерации нервных тканей.
Еще одним важнейшим классом бионеорганических комплексов металлов являются транспортные комплексы, в которых один или несколько атомов металла связаны с атомами азота, кислорода или серы белковых молекул, выступающие в роли полидентатныхлигандов. Одним из основных переносчиков ионов металлов в человеческом организме является низкомолекулярный белок металлотионеин (Мr=6500), содержащий большое число цистеиновых фрагментов. Один моль металлотионина способен перенести 7-12 моль таких жизненно необходимых элементов, как Zn, Cu и Se. При отравлениях тяжелыми металлами (Сd, Hg, Pb, Ag, As) данный белок выполняет защитную функцию, связывая их в прочные и относительно малотоксичные комплексы.
Другой железосодержащий белок, трансферрин выполняет преимущественно транспортные функции.
Несмотря на сравнительно низкое содержание железа (2моль ионов Fe3+ на одну молекулу белка), трансферриновые комплексы обеспечивают высокую скорость тканевого обмена данного элемента и являются важными переносчиками железа.
Изучение бионеорганических комплексов дает важную информацию об особенностях их метаболизма и позволяет разрабатывать эффективные способы коррекции заболеваний, связанных с недостатком (или, наоборот, с избытком) тех или иных элементов в человеческом организме. В многочисленных экспериментах было показано, что непосредственное введение в организм катионов физиологически важных микроэлементов (Fe2+, Fe3+, Zn2+, Cu2+, Co2+, Mn2+, Cr3+) в форме их неорганических солей ( например, хлоридов или сульфатов) обычно не приводит к желаемому результату, поскольку при попадании в желудочно- кишечный тракт или другие жидкие среды организма эти ионы немедленно превращаются либо а нерастворимые соединения (фосфаты, карбонаты, оксалаты) либо в прочные комплексы с разнообразными защитными белками. Кроме того, свободные катионы переходных элементов вызывают денатурацию ферментов и других белковых соединений, что приводит к разнообразным нарушениям метаболических процессов, функций внутренних органов, поражению слизистых оболочек.
Многие из указанных проблем могут быть успешно решены при правильном подборе бионеорганических комплексов металлов, необходимых для нормального функционирования человеческого организма. Так, для лечения анемии, вызванной недостатком железа и кобальта, данные элементы должны вводиться в виде координационных соединений, например, представляющих собой комплексы железа с глюконовой кислотой, витамином В12 и другими.
Недостаток хрома может быть восполнен введением комплексов этого элемента с пиколиновой или аспарагиновой кислотами, биоусвояемость которых в желудочно-кишечном тракте достигает 20-30%. Для сравнения отметим, что аналогичный показатель для неорганических солей хрома не превышает 1%.
Также для выделения избытка того или иного элемента используются различные органические соединения, молекулы или анионы которых способны выступать в роли хелатных лигандов.